Proizvodnja dušika s kriogenim ločevanjem zraka je tradicionalna metoda proizvodnje dušika z več desetletno zgodovino. Zrak uporablja kot surovino, ga stisne in prečisti, nato pa z izmenjavo toplote zrak utekočini v tekoči zrak. Tekoči zrak je v glavnem mešanica tekočega kisika in tekočega dušika. Z uporabo različnih vrelišč tekočega kisika in tekočega dušika se dušik pridobi z njuno ločitvijo z destilacijo tekočega zraka.
Tipičen tok procesa
Celoten proces je sestavljen iz stiskanja in čiščenja zraka, ločevanja zraka in uparjanja tekočega dušika.
1. Stiskanje in čiščenje zraka
Ko zrak očisti prahu in mehanskih nečistoč z zračnim filtrom, vstopi v zračni kompresor, se stisne na zahtevani tlak in nato pošlje v hladilnik zraka, da zniža temperaturo zraka. Nato vstopi v čistilec za sušenje zraka, da odstrani vlago, ogljikov dioksid, acetilen in druge ogljikovodike v zraku.
2. Ločevanje zraka
Prečiščeni zrak vstopi v glavni izmenjevalnik toplote v stolpu za ločevanje zraka, se ohladi na temperaturo nasičenja s povratnim plinom (produktni dušik, odpadni plin) in se pošlje na dno destilacijskega stolpa. Dušik se pridobi na vrhu stolpa, tekoči zrak pa se duši in pošlje. Vstopi v kondenzacijski uparjalnik, da izhlapi, hkrati pa se del dušika, poslanega iz rektifikacijskega stolpa, kondenzira. Del kondenziranega tekočega dušika se uporabi kot refluksna tekočina rektifikacijskega stolpa, drugi del pa se uporabi kot produkt tekočega dušika in zapusti stolp za ločevanje zraka.
Izpušni plin iz kondenzacijskega uparjalnika se v glavnem izmenjevalniku toplote ponovno segreje na približno 130K in vstopi v ekspander za ekspanzijo in hlajenje, da se zagotovi hladilna zmogljivost stolpa za ločevanje zraka. Del ekspandiranega plina se porabi za regeneracijo in hlajenje molekularnega sita, nato pa se odvaja skozi dušilec zvoka. vzdušje.
3. Uparjanje s tekočim dušikom
Tekoči dušik iz stolpa za ločevanje zraka je shranjen v rezervoarju za shranjevanje tekočega dušika. Ko je oprema za ločevanje zraka pregledana, tekoči dušik v rezervoarju za shranjevanje vstopi v uparjalnik in se segreje, preden se pošlje v cevovod za dušik produkta.
Kriogena proizvodnja dušika lahko proizvede dušik s čistostjo ≧99,999 %.
čistost
Kriogena proizvodnja dušika lahko proizvede dušik s čistostjo ≧99,999 %. Čistost dušika je omejena z obremenitvijo z dušikom, številom pladnjev, učinkovitostjo pladnjev in čistostjo kisika v tekočem zraku itd., območje nastavitve pa je majhno.
Zato je za sklop opreme za kriogeno proizvodnjo dušika čistost izdelka v bistvu gotova in jo je neprijetno prilagoditi.
Glavna oprema, vključena v napravo za generator kriogenega dušika
1. Filtracija zraka
Da bi zmanjšali obrabo mehanske gibljive površine znotraj zračnega kompresorja in zagotovili kakovost zraka, mora zrak, preden vstopi v zračni kompresor, najprej skozi zračni filter, da odstrani prah in druge nečistoče, ki jih vsebuje. Dovod zraka zračnih kompresorjev večinoma uporablja filtre z grobo učinkovitostjo ali filtre s srednjo učinkovitostjo.
2. Zračni kompresor
Glede na princip delovanja lahko zračne kompresorje razdelimo v dve kategoriji: volumetrične in hitrostne. Zračni kompresorji večinoma uporabljajo batne zračne kompresorje, centrifugalne zračne kompresorje in vijačne zračne kompresorje.
3. Hladilnik zraka
Uporablja se za znižanje temperature stisnjenega zraka pred vstopom v čistilnik za sušenje zraka in stolp za ločevanje zraka, izogibanje velikim nihanjem temperature, ki vstopa v stolp, in lahko obori večino vlage v stisnjenem zraku. Dušikovi vodni hladilniki (sestavljeni iz vodnih hladilnih stolpov in zračnih hladilnih stolpov: vodni hladilni stolp uporablja odpadni plin iz stolpa za ločevanje zraka za hlajenje krožeče vode, zračni hladilni stolp pa uporablja krožečo vodo iz vodnega hladilnega stolpa za hlajenje zrak), freonski hladilnik zraka.
4. Sušilnik in čistilec zraka
Stisnjen zrak po prehodu skozi hladilnik zraka še vedno vsebuje določeno količino vlage, ogljikovega dioksida, acetilena in drugih ogljikovodikov. Zamrznjena vlaga in ogljikov dioksid, odložena v stolpu za ločevanje zraka, bosta blokirala kanale, cevi in ventile. Acetilen se kopiči v tekočem kisiku in obstaja nevarnost eksplozije. Prah bo obrabil delujoče stroje. Da bi zagotovili dolgoročno varno delovanje enote za ločevanje zraka, je treba namestiti posebno čistilno opremo za odstranjevanje teh nečistoč. Najpogostejši metodi čiščenja zraka sta adsorpcija in zamrzovanje. Metoda adsorpcije z molekularnim sitom se pogosto uporablja v majhnih in srednje velikih generatorjih dušika na Kitajskem.
5. Stolp za ločevanje zraka
Stolp za ločevanje zraka vključuje predvsem glavni izmenjevalnik toplote, utekočinjevalnik, destilacijski stolp, kondenzacijski uparjalnik itd. Glavni izmenjevalnik toplote, kondenzacijski uparjalnik in utekočinjenik so izmenjevalniki toplote s ploščami. Gre za nov tip kombiniranega pregradnega toplotnega izmenjevalnika s kovinsko strukturo, ki je v celoti izdelana iz aluminija. Povprečna temperaturna razlika je zelo majhna, učinkovitost izmenjave toplote pa kar 98-99%. Destilacijski stolp je oprema za ločevanje zraka. Vrste opreme stolpa se delijo glede na notranje dele. Stolp s sitasto ploščo s sitasto ploščo se imenuje stolp s sitasto ploščo, stolp z mehurčasto kapico s ploščo z mehurčasto kapico se imenuje stolp z mehurčasto kapico, pakirani stolp z zloženo embalažo pa se imenuje stolp s sitasto ploščo. Sitasta plošča ima preprosto strukturo, je enostavna za izdelavo in ima visoko učinkovitost plošče, zato se pogosto uporablja v destilacijskih stolpih za frakcioniranje zraka. Pakirani stolpi se v glavnem uporabljajo za destilacijske stolpe s premerom manj kot 0,8 m in višino največ 7 m. Stolpi z mehurčastimi pokrovi se zdaj redko uporabljajo zaradi njihove zapletene strukture in težav pri izdelavi.
6. Turboekspander
To je stroj z vrtljivimi rezili, ki ga generatorji dušika uporabljajo za ustvarjanje hladne energije. To je plinska turbina, ki se uporablja pri nizkih temperaturah. Turboekspanderji so glede na smer pretoka plina v rotorju razdeljeni na tip aksialnega toka, tip centripetalnega radialnega toka in tip centripetalnega radialnega toka; glede na to, ali se plin še naprej širi v tekaču, je razdeljen na protinapadni tip in udarni tip. Nadaljnja ekspanzija je vrsta protinapada. tipa, se ne širi naprej in postane udarni tip. Enostopenjski radialni aksialni udarni turbinski ekspanderji se pogosto uporabljajo v opremi za ločevanje zraka. Generator dušika za kriogeno ločevanje zraka ima zapleteno opremo, veliko površino, visoke stroške infrastrukture, visoko enkratno naložbo v opremo, visoke obratovalne stroške, počasno proizvodnjo plina (12 do 24 ur), visoke zahteve glede namestitve in dolg cikel. Ob upoštevanju dejavnikov opreme, namestitve in infrastrukture je naložbeni obseg opreme PSA z enakimi specifikacijami za opremo pod 3500 Nm3/h od 20 % do 50 % nižji kot pri opremi za kriogeno ločevanje zraka. Naprava za kriogeni generator dušika je primerna za industrijsko proizvodnjo dušika v velikem obsegu, vendar je proizvodnja dušika v srednjem in majhnem obsegu negospodarna.
Čas objave: 27. februarja 2024
